复合Al_2O_3-SiO_2纳米颗粒的摩擦学性能研究

以硅烷偶联剂为改性剂对复合Al2O3-SiO2纳米颗粒进行原位改性,实现其在润滑油中均匀稳定的单分散。将改性后的复合Al2O3-SiO2纳米颗粒分别按质量分数为0、0.05%、0.1%、0.5%、1.0%的量加入到润滑油中制成试样,进行四球试验和止推圈试验。对摩擦实验中的摩擦系数、磨斑直径、磨损量、摩擦副表面形貌进行分析。结果表明:当复合Al2O3-SiO2纳米颗粒添加质量分数为0.5%时,摩擦系数和磨斑直径最小,止推圈的磨损量出现负磨损,摩擦表面的磨痕明显的变浅、变窄。说明摩擦过程中,复合Al2O3-SiO2纳米颗粒沉积在摩擦副表面,形成一层保护膜有效的保护了摩擦表面,抗磨减摩作用显著。     

La_2O_3和Y_2O_3掺杂ZrO_2复合材料的高温相稳定性、抗烧结性及热导率

采用化学共沉淀煅烧法制备不同La2O3掺杂量的La2O3-Y2O3-ZrO2(YSZ)复合陶瓷粉末,研究该复合陶瓷粉末的高温相稳定性、抗烧结性及热物理性能,并与传统应用的YSZ陶瓷粉末进行对比,以探讨La2O3-YSZ作为热障涂层材料应用的可能性。采用XRD分析陶瓷粉末的晶体结构和物相组成,研究La2O3掺杂量对YSZ高温相稳定性的影响。采用SEM观察陶瓷烧结体的微观形貌,研究La2O3掺杂对YSZ抗烧结性的影响。采用激光脉冲法测定热扩散率,通过计算得到材料的热导率。结果表明:YSZ和不同La2O3掺杂量的La2O3-YSZ均由单一的非平衡四方相ZrO2(t′-ZrO2)组成。经1 400℃热处理100h后,YSZ中t′-ZrO2完全转变为立方相ZrO2(c-ZrO2)和单斜相ZrO2(m-ZrO2),在0.4mol%~1.4mol%La2O3掺杂范围内,La2O3-YSZ的相稳定性均优于YSZ,其中1.0mol%La2O3掺杂的YSZ(1.0mol%La2O3-YSZ)经热处理后无m-ZrO2生成,表现出良好的高温相稳定性。此外,1.0mol%La2O3-YSZ较YSZ具有较高的抗烧结性和较低的热导率。在室温至700℃范围内,1.0mol%La2O3-YSZ的热导率为1.90~2.17 W/(m·K),明显低于YSZ的热导率(2.13~2.33 W/(m·K))。     

Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体的摩擦学性能研究

将油酸和硅烷偶联剂(KH-560)修饰的Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体添加到基础油中,用可见分光光度计表征纳米粒子在润滑油中的分散稳定性,在自主设计的摩擦磨损试验机上考察Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体作为润滑油添加剂的抗磨减摩性能,用3D表面轮廓仪、扫描电镜和电子能谱分析试样表面形貌与成分变化及纳米粒子的作用机理。结果表明:在0.25%Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体(Al_2O_3∶TiO_2=1∶1)润滑油中添加2%KH-560时,具有最好的分散稳定性;在润滑油中添加0.25%Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体(Al_2O_3∶TiO_2=1∶1)时抗磨减摩效果最佳,在载荷500N、转速1100r/min时,摩擦系数和磨损量相比基础油时分别降低25.4%和43.8%。     

保护气氛下反应烧结MoSi_2/Al_2O_3复合陶瓷

以金属Mo粉、Si粉和Al粉为原料,采用反应烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料,有效增强其室温韧性和强度,并揭示其电阻率随烧结温度变化规律。利用XRD和SEM分析不同温度烧结后MoSi_2/Al_2O_3复合材料试样的物相组成和微观结构;研究不同烧结温度下试样的力学和电学性能。结果表明:在氩气保护气氛下1 200℃时,MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料的各项性能较好,其显气孔率为20.7%,体积密度为4.8g/cm~3,断裂韧性值为9.72MPa·m1/2,电阻率为6.0×10~(-2)Ω·cm。所制备的MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料物相结构主要由Al_2O_3包覆MoSi_2形成的连续包覆相组成,组织结构均匀。烧结温度为1 200℃时,MoSi2导电相由弥散分布变成相互连接的网络状分布,且Al_2O_3包覆MoSi_2导电相的包覆层变薄,包裹的MoSi_2颗粒之间易于突破包覆相而互相连通,有助于降低电阻率。     

Y_2Si_2O_7晶须增强MoSi_2复合涂层的制备及性能

采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料表面制备了Y2Si2O7晶须增强MoSi2复合抗氧化外涂层。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的相组成和显微结构进行了表征。研究了Y2Si2O7晶须对复合涂层显微结构和抗氧化性能的影响。结果表明:Y2Si2O7晶须对复合涂层的显微结构和抗氧化性能有较大的影响。与MoSi2/SiC涂层相比,Y2Si2O7-MoSi2/SiC复合涂层均匀、致密,无显微裂纹。在静态空气氧化过程中,Y2Si2O7晶须有效阻止了外涂层的开裂,提高了涂层的抗氧化性能。该复合涂层试样在1773 K下氧化100 h,失重仅为0.73%,相应的失重速率仅为1.48×10-5g.cm-2.h-1。     

纳米Al_2O_3-Ni-P化学复合镀层的制备及其摩擦学性能

为了获得摩擦学性能优良的镀层,在20#钢基材上实施了纳米Al_2O_3-Ni-P化学复合镀,采用正交试验法优选了镀液配方,研究了镀液中纳米Al_2O_3含量、镀液温度对复合镀层显微硬度、摩擦和磨损性能的影响,用扫描电子显微镜对复合镀层表面形貌进行观察。结果表明,镀液中纳米Al_2O_3含量是影响复合镀层硬度和耐磨性能最主要因素。纳米Al_2O_3能有效改善Ni-P合金镀层结构,在镀层中分布较均匀,使复合镀层硬度和耐磨性能明显提高。当纳米Al_2O_3含量为6 g/L时,纳米粒子在复合镀层中分布致密、均匀,复合镀层硬度和耐磨性最佳,与基材20#钢结合性较好。镀液温度对复合镀层硬度和耐磨性能有一定影响,最佳镀液温度为85℃,此时复合镀层硬度和耐磨性较好。     

CeO_2/ZrO_2-Y_2O_3纳米结构热障涂层的制备与高温性能

将纳米ZrO_2-8wt%Y_2O_3和纳米ZrO_2-8wt%Y_2O_3中掺杂25wt%纳米CeO_2(CeO_2/ZrO_2-8wt%Y_2O_3)的两种粉末进行团聚处理,用等离子喷涂方法在GH30高温合金表面分别制备了两种材料热障涂层.用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对掺杂了25wt%纳米CeO_2的团聚体粉末和涂层的微观组织结构进行分析研究,测试比较了两种涂层在900、1100和1300℃时的热震性能,并试验了两种涂层在1050℃、保温100h后的抗氧化能力.结果表明,纳米粉末经团聚处理后为多孔的球形结构,掺杂纳米CeO_2涂层组成相为稳定的t相(t-ZrO_2、t-Zr_(0.82)Y_(0.18)O_(1.91)、t-Zr_(0.82)Ce_(0.18)O_2)和c相(c-CeO_2),并保持纳米组织结构,平均晶粒尺寸为45nm,其抗热震性能和氧化性能要高于纳米ZrO_2-8wt%Y_2O_3涂层.     

纳米Al_2O_3增强杂化环氧复合涂层的制备与性能

采用正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为水解前驱体,γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为偶联剂,利用溶胶-凝胶法合成了有机-无机杂化环氧树脂,研究了纳米Al2O3对复合涂层性能的影响规律。结果表明,复合涂层的力学性能和耐腐蚀性能优于未添加纳米Al2O3的涂层。当添加15%的纳米Al2O3时,涂层硬度由4H提高到6H,耐盐雾时间从360h增加到620h。电化学分析显示,腐蚀电流密度由1.53×10-6 A/cm2下降到5.07×10-8 A/cm2,阻抗值从5.0×105Ψ·cm2增加至6.3×106Ψ·cm2。涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡30d后,阻抗均保持在105Ψ·cm2以上。SEM分析表明,纳米Al2O3显著增强了涂层的致密性。     

纳米La_2O_3含量对NiCrCoAlY熔覆涂层组织及硬度的影响

基于激光熔覆技术在TC4合金表面制备NiCoCrAlY熔覆涂层,考察纳米稀土La2O3含量对熔覆涂层质量的影响。利用金相显微镜、扫描电镜以及显微硬度计对添加稀土La2O3含量分别为0,1%,2%和3%的涂层的微观形貌、组织及硬度进行观察和研究。结果表明,随着纳米稀土La2O3含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐降低,抑制了熔覆层中柱状晶的生长,加速了枝状晶的形成,且枝状晶的分支加剧,二次枝状晶的间距减小,使熔覆层的晶粒得到细化,并且出现花朵状。添加纳米稀土La2O3的熔覆层硬度相对未添加的都较高,但随着其含量的增加呈现逐渐下降趋势。     

Al_2O_3掺杂8YSZ固体电解质的烧结及性能研究

通过化学共沉淀法制备Al2O3掺杂的8YSZ固体电解质,并对其进行烧结和性能检测。试验结果表明,掺杂Al2O3有利于降低烧结温度,促使烧结体致密化。并且随着Al2O3掺杂量的增大,晶粒的电导逐渐降低。当Al2O3的加入量少于1.5%(w)时,并没有起到晶界电导改善的作用,反而使晶界性能恶化。     

La_2O_3掺杂对ZnNb_2O_6陶瓷微观缺陷和介电常数的影响

通过测量不同La2O3含量的ZnLa2xNb2(1-x)O(6-2x)微波介质陶瓷的介电常数、符合正电子湮没辐射多普勒展宽谱和寿命谱,研究不同La2O3含量对该陶瓷介电常数和微观缺陷的影响。结果表明,x0.20时,随着La2O3含量增加,样品正电子平均寿命τm和缺陷浓度减小,致密度、商谱谱峰和介电常数εr升高。x=0.20时,样品正电子平均寿命τm和缺陷浓度最小,致密度、商谱谱峰和介电常数εr最高。x≥0.30时,样品正电子平均寿命τm和缺陷浓度升高,致密度、商谱谱峰和介电常数εr降低。     

纳米TiO_2-WO_3复合涂层及纳米TiO_2/WO_3叠层涂层的制备及性能

为了解决电子池材料改性TiO2涂层暗态下无阴极保护作用的问题,用溶胶-凝胶法及浸渍提拉技术在304不锈钢表面制备了纳米TiO2-WO3复合涂层与纳米TiO2/WO3叠层涂层,用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)研究了2种涂层的表面形貌、成分,并用电化学方法研究了2种涂层的光阴极保护特性及耐腐蚀性能。结果表明:2种涂层表面均连续均匀,由Ti,W,O,C组成;紫外光照1 h时2种涂层均对304不锈钢有一定的光阴极保护作用,闭光后纳米TiO2/WO3叠层涂层的延时阴极保护作用远好于纳米TiO2-WO3复合涂层;2种涂层均对304不锈钢有防腐蚀作用,紫外光照射时纳米TiO2-WO3复合涂层的防腐蚀性比纳米TiO2/WO3叠层涂层的好。     

等离子喷涂纳米Al_2O_3-8%TiO_2复合陶瓷涂层组织与性能研究

采用液相喷雾造粒+烧结的方法制备了适合等离子喷涂用的Al2O3-8%TiO2(质量分数)复合粉末,并利用等离子喷涂技术制备了具有纳米结构的复合陶瓷涂层。利用SEM、XRD、TEM和数字显微硬度计等对涂层的微观结构和力学性能进行了检测和分析。结果表明,所制备的涂层是完全熔化区和部分熔化区共存的双态分布结构,其显微硬度和断裂韧性都比较高;涂层的磨损体积损失量随施加载荷增大而增大。     

石墨表面Al_2O_3/SiO_2复合涂层的抗氧化性能

400 ℃下的石墨不能有效地冷却热气溶胶,且抗氧化失重性能差.采用sol-gel法在石墨表面制备了Al2O3/SiO2复合涂层,探讨了Al2O3粉末对涂层抗氧化性能的影响,研究了涂层的组成、结构形貌及抗氧化性能.结果表明:sol-gel法制备的Al2O3/SiO2复合抗氧化涂层除了少量的微孔外,比较致密完整,涂层主要由无定形的SiO2和Al2O3晶体组成;涂层700℃氧化40 min后失重为1.866%(质量分数),800℃氧化30 min后失重为2.750%(质量分数);Al2O3/SiO2复合溶胶中加入适量的Al2O3粉末能有效提高涂层的抗氧化性能.     

水热法制备V_2O_5掺杂纳米In_2O_3及其气敏性能研究

以硝酸铟为原料,采用水热法制备氧化钒(V2O5)掺杂的氧化铟(In2O3)纳米复合材料。利用X射线衍射(XRD)和比表面测试仪对材料的物相结构和比表面积(BET)进行了表征测试。结果表明:制备的In2O3材料都为立方晶相,具有较大的比表面积。V2O5的掺杂提高了对乙醇、苯的灵敏度。复合材料中掺杂V2O50.5%(wt,质量分数)的In2O3气敏元件对乙醇具有较好的气敏性能,3.0V加热电压下对5×10-6乙醇的灵敏度达8.024,响应恢复时间短。     

CaCO_3/Al_2O_3/MWCNTs环氧复合涂层性能研究

利用KH560对碳酸钙(CaCO_3)、氧化铝(Al_2O_3)、酸化后的多壁碳纳米管(MWCNTs)表面进行接枝改性,并制备了CaCO_3/Al_2O_3/MWCNTs/环氧树脂(EP)复合涂层。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析仪(TG)和EDS分析对改性前后的无机填料进行表征,使用电化学阻抗谱(EIS)、抗冲击试验、高温高压实验测试复合涂层的附着力、耐腐蚀等性能。同时用扫描电子显微镜(SEM)观察复合涂层表面形貌。结果表明,KH560成功的接枝在3种无机填料表面,当MWCNTs的质量分数为2%时,CaCO_3/Al_2O_3/MWCNTs/EP复合涂层的分散性最好,性能最优。     

环氧树脂/二硫化钼纳米复合涂层的疏水及摩擦学性能研究

通过喷涂制备了环氧树脂/二硫化钼纳米复合涂层,并使用聚四氟蜡粉末改善了复合涂层的疏水性能及摩擦学性能。探讨了聚四氟蜡填料的含量对纳米复合涂层的疏水性能及摩擦学性能的影响。同时改变摩擦条件,研究复合涂层的摩擦性能。结果表明,环氧树脂/二硫化钼纳米复合涂层体现出良好的疏水性能和优异的摩擦学性能。     

钼网表面MoSi_2涂层的制备及其1500℃高温抗氧化性能

钼网被广泛用作高温催化剂载体,但关于其高温防护涂层的制备及失效机制却鲜有报道。用包埋渗硅方法在钼网表面制备了MoSi_2高温抗氧化涂层,并在静态大气环境中开展了1 500℃恒温氧化试验。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等对氧化前后涂层的微观形貌和组织结构进行了表征。结果表明:1 500℃氧化2 h,MoSi_2涂层中的Si元素会发生选择性氧化,在涂层表面形成一层连续的、具有"自愈合"功能的熔融态SiO_2保护膜,阻挡氧向基体一侧的扩散,展现出了良好的高温抗氧化性能;高温条件下,涂层中的Si元素会和钼基体发生界面扩散反应生成抗氧化性能差的Mo_5Si_3,同时MoSi_2不断地和氧发生反应生成Mo_5Si_3和SiO_2,当涂层中的MoSi_2完全转化为Mo_5Si_3,涂层将快速氧化失效。     

保护柴油发动机的高温纳米复合涂层

一项合成高质量的氮化硼纳米管（BNNTS）的技术己由美国航天局兰利研究中心、能源部的Thomas Jefferson国家加速器设施实验室和国家航天研究所共同研发成功。规则结晶的BNNTs的直径小、长度长，含有少量多壁纳米管。     

纳米陶瓷微米高温合金复合涂层组织与性能

采用溶胶-凝胶化学包覆法制备纳米陶瓷微米高温合金复合粉末,用HVOF喷涂技术制备了复合涂层,采用SEM观察和摩擦磨损实验分析了复合粉末和复合涂层的组织和性能.研究表明:复合粉末是以纳米陶瓷为外壳包覆微米级高温合金颗粒核心的核壳式结构;陶瓷壳在喷涂过程中形成液相与高温合金液相熔合,烧结成致密陶瓷相,部分陶瓷在冷却过程中析出结晶体;复合涂层与基体的结合强度为59.2 MPa,摩擦系数为0.766,磨损率比纯高温合金涂层降低了32%.